具有涡轮增压器的分层装载的发动机制造技术

在实施方式中，一种用于对分层装载的发动机涡轮增压的方法包括：基于发动机具有大于阈值负载的负载以及发动机运行在发动机速度的第一范围内，来使排出气体从发动机以涡轮增压模式流动到涡轮增压器中，所述阈值负载包括对于使用稀薄的空气-燃料混合物的自然吸气模式中发动机运行的峰值负载，以及基于涡轮增压器接纳排出气体，在所述涡轮增压模式时由涡轮增压器提供增加量的空气到发动机中的燃烧腔室。所述方法还包括基于下述各项中的至少一项来以自然吸气模式限制排出气体流动到涡轮增压器中：发动机具有小于阈值负载的负载或者发动机以发动机速度的第二范围运行，所述第二范围大于所述第一范围。

【技术实现步骤摘要】
具有涡轮增压器的分层装载的发动机及其增压方法
本主旨专利技术涉及分层（Stratified）装载的发动机，并且更具体地涉及用于分层装载的发动机的强制导入系统。
技术介绍
在分层装载的发动机中，燃料只在其被火花塞点火之前喷射到燃烧腔室中。通常，分层装载的发动机具有喷射器，所述喷射器定位在燃烧腔室中以便紧邻火花塞喷射燃料。与常规内燃发动机相比，这允许更高的压缩比而没有预燃或“震动”（knock），并允许更稀薄的空气/燃料混合物。因为在燃烧开始点之前燃烧腔室中不存在燃料，所以降低了预燃或发动机震动的风险。发动机还能够以在非常稀薄的总的空气/燃料的比率下运行，因为分层装载在紧邻火花塞处提供较浓的空气/燃料混合物并且在所述腔室中其他地方提供较稀薄的空气/燃料混合物。相应地，与典型的火花点火发动的空气/燃料混合物相反，分层装载是非均质的。为了得到更好的热力学效率，较高的机械压缩比也可用于分层装载的发动机。在某些情形中，由于较稀薄的空气/燃料混合物并且由于降低的泵送损失，分层装载的发动机经历了改进的效率。泵送损失是由使空气移入和移出气缸所需要的功导致的，其中所述损失随着发动机速度而增加。当节气时，泵送损失随着负载降低而显著增加。当由于燃烧过程中需要的空气和排出气体的量增加，发动机在较低负载水平下达到空气进气极限时，分层装载的发动机可仅在受限的负载范围内具有改进的效率。
技术实现思路
在本专利技术的一个示例性实施方式中，一种分层装载的发动机系统，包括：在发动机的气缸盖中的燃烧腔室；与所述燃烧腔室流体连通的排出气体导管；与所述燃烧腔室流体连通的涡轮增压器；流动控制装置，其中所述流动控制装置的位置控制排出气体从所述燃烧腔室到所述涡轮增压器和到所述排出气体导管的流动；以及联接到所述流动控制装置的控制器，所述控制器具有第一模式和第二模式，所述第一模式基于发动机的负载大于阈值负载以及所述分层装载的发动机以发动机速度的第一范围运行，而引起所述流动控制装置将排出气体的流动导向到所述涡轮增压器，所述阈值负载包括对于使用稀薄的空气-燃料混合物的自然吸气模式中发动机运行的峰值负载，所述第二模式基于：发动机负载小于所述阈值负载、或发动机以比发动机速度的所述第一范围更大的发动机速度的第二范围运行中的一个，而引起所述流动控制装置将排出气体的流动导向到所述排出气体导管，其中，对于增加的燃料进气，所述涡轮增压器提供增加量的空气到所述燃烧腔室以便当运行在发动机速度的第一范围时高于阈值负载而维持稀薄的空气-燃料混合物。在本专利技术的另一个示例性实施方式中，一种用于对分层装载的发动机涡轮增压的方法包括：基于所述分层装载的发动机具有大于阈值负载的负载，以及所述分层装载的发动机运行在发动机速度的所述第一范围，而以涡轮增压模式使排出气体从所述分层装载的发动机流动到涡轮增压器，所述阈值负载包括对于使用稀薄的空气-燃料混合物的在自然吸气模式中的发动机运行的峰值负载；以及基于所述涡轮增压器接纳排出气体，在处于涡轮增压模式时由涡轮增压器提供增加量的空气到在所述分层装载的发动机中的燃烧腔室，所述增加量的空气对于提供到所述燃烧腔室的增加量的燃料而实际上维持了稀薄的空气-燃料混合物。所述方法还包括基于下列项中的至少一个来在自然吸气模式中限制排出气体流动到涡轮增压器中：所述分层装载的发动机具有小于阈值负载的负载，或者所述分层装载的发动机运行在发动机速度的第二范围中，所述第二范围大于所述第一范围。本专利技术还提供如下方案：1.一种分层装载的发动机系统，包括：在发动机的气缸盖中的燃烧腔室；与所述燃烧腔室流体连通的排出气体导管；与所述燃烧腔室流体连通的涡轮增压器；流动控制装置，其中所述流动控制装置的位置控制排出气体从所述燃烧腔室到所述涡轮增压器和到所述排出气体导管的流动；以及联接到所述流动控制装置的控制器，所述控制器具有第一模式和第二模式，所述第一模式基于发动机的负载大于阈值负载以及所述分层装载的发动机以发动机速度的第一范围运行，而引起所述流动控制装置将排出气体的流动导向到所述涡轮增压器，所述阈值负载包括对于使用稀薄的空气-燃料混合物的自然吸气模式中发动机运行的峰值负载，所述第二模式基于：发动机负载小于所述阈值负载、或发动机以比发动机速度的所述第一范围更大的发动机速度的第二范围运行中的一个，而引起所述流动控制装置将排出气体的流动导向到所述排出气体导管，其中，对于增加的燃料进气，所述涡轮增压器提供增加量的空气到所述燃烧腔室以便当运行在发动机速度的第一范围时高于阈值负载而维持稀薄的空气-燃料混合物。2.如方案1所述的系统，其中，所述排出气体导管联接到排气歧管，而流动控制装置定位在所述排气歧管或排出气体导管中的至少一个内。3.如方案1所述的系统，包括所述气缸盖中的多个燃烧腔室，所述多个燃烧腔室与所述排出气体导管和所述涡轮增压器流体连通。4.如方案1所述的系统，其中，所述分层装载的发动机系统基于所述控制器将排出气体的流动导向到所述排出气体导管以及将减少量的排出气体导向到所述涡轮增压器，而在所述第二模式中自然吸气地运行。5.如方案1所述的系统，包括与下述项中的每项流体连通的排出气体再循环装置：用于所述燃烧腔室的排出气体导管流动控制装置以及空气进气装载导管。6.如方案1所述的系统，其中，具有基于发动机的负载大于阈值负载以及所述分层装载的发动机以发动机速度的第一范围运行，而引起所述流动控制装置将排出气体的流动导向到所述涡轮增压器的所述第一模式的所述控制器，还包括基于发动机的负载大于阈值负载并且小于峰值升压负载阈值、以及所述分层装载的发动机运行在发动机速度的第一范围的第一模式。7.一种用于对分层装载的发动机涡轮增压的方法，所述方法包括：基于所述分层装载的发动机具有大于阈值负载的负载，以及所述分层装载的发动机运行在发动机速度的所述第一范围，而以涡轮增压模式使排出气体从所述分层装载的发动机流动到涡轮增压器，所述阈值负载包括对于使用稀薄的空气-燃料混合物的在自然吸气模式中的发动机运行的峰值负载；基于所述涡轮增压器接纳排出气体，在处于涡轮增压模式时由涡轮增压器提供增加量的空气到在所述分层装载的发动机中的燃烧腔室，所述增加量的空气对于提供到所述燃烧腔室的增加量的燃料而实际上维持了稀薄的空气-燃料混合物；以及基于下列项中的至少一个来在自然吸气模式中限制排出气体流动到涡轮增压器中：所述分层装载的发动机具有小于阈值负载的负载，或者所述分层装载的发动机运行在发动机速度的第二范围中，所述第二范围大于所述第一范围。8.如方案7所述的方法，其中，限制排出气体的流动包括通过流动控制装置限制排出气体的流动，所述流动控制装置定位在与燃烧腔室流体连通的排气歧管或排出气体导管中的至少一个之中。9.如方案7所述的方法，其中，提供增加量的空气到燃烧腔室包括：提供增加量的空气到所述分层装载的发动机中的多个燃烧腔室。10.如方案7所述的方法，其中，限制排出气体流动到涡轮增压器包括：使所述分层装载的发动机系统以自然吸气模式运行。11.如方案10所述的方法，其中，限制排出气体的流动还包括：将排出气体的流动导向到与燃烧腔室流体连通的排出气体导管。12.如方案11所述的方法，还包括使排出气体的一部分流动通过排出气体再循环装置，所述排出气体再循环装置与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分层装载的发动机系统，包括：在发动机的气缸盖中的燃烧腔室；与所述燃烧腔室流体连通的排出气体导管；与所述燃烧腔室流体连通的涡轮增压器；流动控制装置，其中所述流动控制装置的位置控制排出气体从所述燃烧腔室到所述涡轮增压器和到所述排出气体导管的流动；以及联接到所述流动控制装置的控制器，所述控制器具有第一模式和第二模式，所述第一模式基于发动机的负载大于阈值负载以及所述分层装载的发动机以发动机速度的第一范围运行，而引起所述流动控制装置将排出气体的流动导向到所述涡轮增压器，所述阈值负载包括对于使用稀薄的空气‑燃料混合物的自然吸气模式中发动机运行的峰值负载，所述第二模式基于：发动机负载小于所述阈值负载、或发动机以比发动机速度的所述第一范围更大的发动机速度的第二范围运行中的一个，而引起所述流动控制装置将排出气体的流动导向到所述排出气体导管，其中，对于增加的燃料进气，所述涡轮增压器提供增加量的空气到所述燃烧腔室以便当运行在发动机速度的第一范围时高于阈值负载而维持稀薄的空气‑燃料混合物。

【技术特征摘要】
2013.03.15 US 13/837,6051.一种分层装载的发动机系统，包括：在发动机的气缸盖中的燃烧腔室；与所述燃烧腔室流体连通的排出气体导管；与所述燃烧腔室流体连通的涡轮增压器；流动控制装置，其中所述流动控制装置的位置控制排出气体从所述燃烧腔室到所述涡轮增压器和到所述排出气体导管的流动；以及联接到所述流动控制装置的控制器，所述控制器具有第一模式和第二模式，所述第一模式基于发动机的负载大于阈值负载以及所述分层装载的发动机以发动机速度的第一范围运行，而引起所述流动控制装置将排出气体的流动导向到所述涡轮增压器，所述阈值负载包括对于使用稀薄的空气-燃料混合物的自然吸气模式中发动机运行的峰值负载，所述第二模式基于：发动机负载小于所述阈值负载、或发动机以比发动机速度的所述第一范围更大的发动机速度的第二范围运行中的一个，而引起所述流动控制装置将排出气体的流动导向到所述排出气体导管，其中，对于增加的燃料进气，所述涡轮增压器提供增加量的空气到所述燃烧腔室以便当运行在发动机速度的第一范围时高于阈值负载而维持稀薄的空气-燃料混合物。2.如权利要求1所述的系统，其中，所述排出气体导管联接到排气歧管，而流动控制装置定位在所述排气歧管或排出气体导管中的至少一个内。3.如权利要求1所述的系统，包括所述气缸盖中的多个燃烧腔室，所述多个燃烧腔室与所述排出气体导管和所述涡轮增压器流体连通。4.如权利要求1所述的系统，其中，所述分层装载的发动机系统基于所述控制器将排出气体的流动导向到所述排出气体导管以及将减少量的排出气体导向到所述涡轮增压器，而在所述第二模式中自然吸气地运行。5.如权利要求1所述的系统，包括与下述项中的每项流体连通的排出气体再循环装置：用于所述燃烧腔室的排出气体导管流动控制装置以及空气进气装载导管。6.如权利要求1所述的系统，其中，具有基于发动机的负载大于阈值负载以及所述分层装载的发动机以发动机速度的第一范围运行，而引起所述流动控制装置将排出气体的流动导向到所述涡轮增压器的所述第一模式的所述控制器，还包括基于发动机的负载大于阈值负载并且小于峰值升压负载阈值、以及所述分层装载的发动机运行在发动机速度的第一范围的第一模式。7.一种用于对分层装载的发动机涡轮增压的方法，所述方法包括：基于所述分层装载的发动机具有大于阈值负载的负载，以及所述分层装载的发动机运行在发动机速度的第一范围，而以涡轮增压模式使排出气体从所述分层装载的发动机流动到涡轮增压器，所述阈值负载包括对于使用稀薄的空气-燃料混合物的在自然吸气模式中的发动机运行的峰值负载；基于所述涡轮增压器接纳排出气体，在处于涡轮增压模式时由涡轮增压器提供增加量的空气到在所述分层装载的发动机中的燃烧腔室，所述增加量的空气对于提供到所述燃烧腔室的增加量的燃料而实际上维持了稀薄的空气-燃料混合物；以及基于下列项中的至少一个来在自然吸气模式中限制排出气体流动到涡轮增压器中：所述分层装载的发动机具有小于阈值负载的负载，或者所述分层装载的发动机运行在发动机速度的第二范围中，所述第二范围大于所述第一范围。8.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：KJ吴，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US